Manipulation of the overall polarization orientation in the focal volume of high numerical objectives

We propose an approach for tuning the three-dimensional polarization of a focusing subwavelength spot by a high numerical aperture objective. The incident beams are composed of a radially polarized beam, an azimuthally polarized beam, and a linearly polarized beam with three different weighting factors, respectively. A specially designed adjustable amplitude angular selector is also inserted at the back aperture of the objective for tuning the polarization azimuthally. It is shown that any desired overall polarization orientation can be obtained. We calculated the overall polarization orientation in the focal volume. It is found that the polar angle of the overall polarization orientation can be arbitrarily tuned by the combination of a radially polarized beam and a linearly polarized beam with different weighting factors, and the azimuthal angle can be tuned by rotating the orientation of the linearly polarized beam azimuthally.     

基于非正交二元相位板的多焦点阵列光镊

提出了一种基于非正交二元相位板的阵列光镊系统,此系统可以实现对非正交排列的多个粒子的稳定捕获。通过对高数值孔径物镜在紧聚焦条件下的傅里叶变换理论和遗传算法来设计二元相位,优化得到具有不同分束比的,具有高衍射效率、高均匀度的归一化相位转折点,进而根据相位转折点设计出具有不同倾斜角度的非正交二元相位板。利用此二元相位板可以获得高数值孔径物镜聚焦下的各种非正交分布的阵列光斑。利用此类非正交阵列光斑,在光镊实验中实现了对二氧化硅微球的稳定捕获。理论模拟与实验结果表明,此方法可以实现对非正交排列的大量粒子的稳定捕获,在纳米粒子阵列的外延生长领域有着良好的应用前景。     

二维阵列光场衍射自成像效应的倒格矢分析

基于衍射的角谱理论,分析了一般二维周期阵列光场的衍射特性.提出了一种用阵列光场的倒格矢来研究和描述衍射自成像（或泰伯效应）的方法.给出了用倒格矢表示的一般衍射自成像条件.在此基础上,对典型的非正交六方型二维周期阵列光场的泰伯效应和分数泰伯效应进行了定量分析和计算机模拟.     

微米级双层复合结构的一步光刻制备技术

设计了两种具有不同参数的光刻掩模版,利用光刻技术制备了两种微米级双层复合结构。研究了曝光能量对凹形缺口深度的影响,同时采用有限差分时域法分析了掩模版曝光时的光场分布情况,阐明了微米级双层复合结构形成的物理机理。实验结果表明：通过调整曝光能量的大小,能够有效地控制凹形缺口的深度。对8μm厚的AZ9260光刻胶来说,不高于160 mJ/cm²的曝光能量是制备出微米级双层复合结构的关键。该技术在制备微米尺寸的分层器件方面有着潜在的应用前景。     

紧聚焦条件下的轴向双焦点波带片EI北大核心CSCD

基于紧聚焦条件下的矢量衍射理论推出了一个解析解形式的环半径公式,利用此公式设计得到的二元相位波带片可以使入射光的紧聚焦区域呈现轴向双焦点分布。并且,公式中的两个焦点的轴向距离和环半径直接相关,可以设计一系列的具有不同轴向距离的二元相位波带片,用来调制高数值孔径物镜,使其产生轴向可调的双焦点。以径向偏振贝塞尔-高斯光束为例,数值模拟了在不同轴向偏移距离的二元相位波带片的调制下的紧聚焦场的空间强度分布。数值模拟结果表明,基于此类二元相位波带片可以成功地实现轴向距离可调的双焦点。此外,利用一些具有特殊轴向距离的二元相位波带片,还可产生"光泡"与"光针"等特殊的紧聚焦场分布。因此,此类二元相位波带片有望应用于微粒子的动态操控与捕获。     

空间多普勒激光雷达海表面散射信号分析

为了验证受海表面风速驱动的海表面反射率模型和计算海表面信号进行零风速校准的精度,开展了激光雷达海表面散射信号强度和速度特征的分析。在强度特征信息方面,进行了海表面反射率仿真模型和机载激光雷达海面散射信号实测数据的对比,考虑激光水下散射,参考QuikSCAT的海表面风速大小,测量结果和模型曲线基本吻合。在速度特征方面,通过海表面运动波形的仿真和海表面速度信息的提取,考虑波面的垂直和水平运动,采用时间积分的海表面探测信号零风速校准误差小于0.2 m/s。     

一种激光雷达测量海洋光学参数的新方法

为了拓展海洋光学参数的激光遥感测量手段,借鉴高光谱分辨率多普勒激光雷达对大气散射信号的测量机制,提出了一种利用激光雷达水下后向散射信号测量海洋固有光学参数的新方法。在原理方面,描述了测量系统的组成和利用碘分子吸收滤波器实现水分子瑞利散射信号和悬浮物米散射信号的光谱分离测量方法, 在结论方面,给出了利用海水激光后向散射信号实现海水悬浮物后向散射系数和海水体消光系数的具体反演算法。     

Detour phase Talbot array illuminator

In this Letter, we propose a simple and effective approach for transforming a conventional Talbot array illuminator(TAI) with multilevel phase steps into a binary-phase TAI(BP-TAI) through detour phase encoding. The BP-TAI is a binary(0 π) phase-only diffractive optical element, which can be utilized to generate a large-scale focal spots array with a high compression ratio. As an example, we design a square BP-TAI with the fraction parameter β = 15 for achieving a square multifocal lattice with a high compression ratio β~2.Theoretical analysis and experimental results demonstrate that the detour phase encoding is efficient for designing the BP-TAI, especially with the high compression ratio. Such results may be exploited in practical large-scale optical trapping and X-ray imaging.     

Scalable Talbot effect of periodic array objects

A type of scalable self-imaging capable of variable magnification or minification of periodic objects is demonstrated in the focal plane of a lens illuminated by a point source.The theory and the experimental results show that the self-imaging phenomenon can also be realized in the focal plane of a lens regardless of whether the distances satisfy the lens formula or not.The particular property of this scalable self-imaging effect is that the images in the focal plane can be controlled with different scaling factors only when the distances between the point source and the periodic object satisfy a certain condition.This discovery should open a new field of diffraction imaging and new application opportunities in precision measurement.     

紧聚焦条件下的轴向双焦点波带片

基于紧聚焦条件下的矢量衍射理论推出了一个解析解形式的环半径公式,利用此公式设计得到的二元相位波带片可以使入射光的紧聚焦区域呈现轴向双焦点分布。并且,公式中的两个焦点的轴向距离和环半径直接相关,可以设计一系列的具有不同轴向距离的二元相位波带片,用来调制高数值孔径物镜,使其产生轴向可调的双焦点。以径向偏振贝塞尔-高斯光束为例,数值模拟了在不同轴向偏移距离的二元相位波带片的调制下的紧聚焦场的空间强度分布。数值模拟结果表明,基于此类二元相位波带片可以成功地实现轴向距离可调的双焦点。此外,利用一些具有特殊轴向距离的二元相位波带片,还可产生"光泡"与"光针"等特殊的紧聚焦场分布。因此,此类二元相位波带片有望应用于微粒子的动态操控与捕获。